CN208856543U - 一种工业装载车辆定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工业装载车辆定位装置，用于获取停放在装载工位的装载车辆的车厢位置信息，包括第一激光检测机构、第二激光检测机构、移动平台和控制器，其中所述第一激光检测机构用于获取车厢侧壁的第一距离数据，所述第二检测机构安装于移动平台上，所述第二激光检测机构通过移动平台进入所述车厢获取车厢内壁的第二距离数据，所述控制器根据第一距离数据和第二距离数据获取待装载车辆车厢的位置信息，可以实现任意停靠车辆的自主定位，且不受外界环境变化的影响，可协助装载机器人实现高效的装载作业。

Description

一种工业装载车辆定位装置

技术领域

本实用新型涉及智能工厂技术领域，尤其涉及一种工业装载车辆定位装置和方法。

背景技术

在各类工业企业中，经常需要将各类物料装入运输货物的装载车辆车厢内，目前大多数企业仍然采用人工的方式进行产品或货物的装载，这种方式比较简单，不受外界环境因素的影响，灵活性大，但是这种方式往往所需人员多、需要连续重复作业，劳动强度大且工作枯燥乏味，无法满足工业自动化快速生产的需求。

而搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业时是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。世界上使用的搬运机器人逾10万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定出了人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。

随着搬运机器人的不断更新和发展，生产企业逐渐利用搬运机器人取代部分人工进行作业，但是搬运机器人只能实现点到点的运动，因此对搬运的位置精度要求高，每次工业装载车辆都需要很精准的停靠在该位置处，如果早停靠过程出现位置偏差，而搬运机器人仍然按照既定的指令工作，那么装载过程必将造成失误，从而影响整个装载效率。但在实际的工作环境下，由于装载车辆的长宽高规格不一，而且由于车辆是人为停放，每次停放的位置也是随机的，停放位置往往存在位置或者角度上的较大偏差，这样搬运机器人无法获取准确的装载空间位置信息，无法进行可靠的自动装载作业。

同时，一些现有技术也通过搬运机器人配合机器视觉，来完成装载任务。利用机器视觉技术，对工业装载车辆进行图像采集、轮廓匹配等的操作，获取装载车辆的准确位置，所获取的位置相当可靠。但是机器视觉技术，利用的是图像的相关技术，而车厢的尺寸大小不一且相机的视野较大，这样必将降低采集图像的质量，对图像的高精度采集实现较为困难，而且极易受外界环境的影响，在工厂这类背景繁杂的场所出现的识别失误率较高，不利于整个装载效率。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供了一种工业装载车辆定位装置，用于获取停放在装载工位的装载车辆的车厢位置信息和车厢长宽高等信息，包括第一激光检测机构、第二激光检测机构、移动平台和控制器，其中所述第一激光检测机构用于获取车厢侧壁的第一距离数据，所述第二检测机构安装于移动平台上，所述第二激光检测机构通过移动平台进入所述车厢获取车厢内壁的第二距离数据，所述控制器根据第一距离数据和第二距离数据获取待装载车辆车厢的位置信息和车厢长宽高等信息。

优选的，所述工业装载车辆定位装置还包括第三激光检测机构，所述第三激光检测机构包括设置于移动平台内的至少1个激光发射方向垂直于水平面且向下的激光测距设备，用于获取车厢底部的第三距离数据。

优选的，所述第二激光检测机构包括至少4个激光测距设备，所述4个激光测距设备的激光发射轴线处于同一水平面且激光发射方向呈十字形布置，用于获取车厢内壁的第二距离数据。

优选的，所述移动平台为安装于装载工位上的龙门式移动台，所述龙门式移动台包括行走梁、安装在行走梁上的升降杆、以及安装在升降杆底端的用于安装第二激光检测机构的安装结构，所述安装结构为设有激光通道的封闭空间。

优选的，所述安装结构内设置有安装平台，所述安装平台四周设置有水平凸台，所述第二激光检测机构的4个激光测距设备分别安装于所述水平凸台上方，所述第三激光检测机构的激光测距设备安装于所述安装平台下方。

优选的，所述水平凸台下方设置有调节孔，所述调节孔内设有连接上方激光测距设备的调节件，通过所述调节件可带动激光测距设备水平转动。

优选的，所述第一激光检测机构包括至少2个处于同一水平面的激光测距设备，所述第一激光检测机构的激光发射方向面向装载工位用于获取车厢侧壁的第一距离数据，所述控制器根据所述第一距离数据获取所述装载车辆车厢的倾斜度。

优选的，所述移动平台侧边两支撑柱中部连接有横梁，所述第一激光检测机构固定安装于所述横梁上，所述第一激光检测机构为两个处于同一水平面的激光测距设备，所述两个激光测距设备的间距小于车厢长度。

优选的，所述的装载工位上设置有停车指示带，用于标识车辆停放位置。

本实用新型通过增加激光检测机构，并将其与搬运机器人标定到同一空间坐标系中，然后分别通过多个激光检测机构从不同的方向进行测量，获取相应点的位置坐标，并最终使得控制器获取装载车辆车厢内壁的4个角点的位置坐标、车辆的偏移角度以及装载高度，每次搬运机器人在进行搬运作业时，即可根据车辆厢体的空间坐标进行装载作业，可以大大降低装载的失误率，同时激光检测机构的稳定性高，不受外界环境变换的影响，保证装载过程的准确可靠，避免发生搬运过程中货物与车厢的碰撞等事故。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一实施例公开的采用工业装载车辆定位装置的装载***杆结构示意图。

图2为本实用新型一实施例公开的工业装载车辆定位装置结构示意图。

图3为本实用新型一实施例公开的升降杆结构示意图。

图4为本实用新型一实施例公开的控制电路原理图。

图5为本实用新型一实施例公开的安装结构的结构示意图。

图6为本实用新型另一实施例公开的安装结构的结构示意图。

图7为本实用新型另一实施例公开的安装结构的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

附图1为实施例公开的一种工业自动化装载***，包括安装在装载车辆的装载工位上的工业装载车辆定位装置1、用于装载货物的搬运机器人3和传送货物的输送带4。当装载汽车进入其装载工位时，所述工业装载车辆定位装置1即可检测确定其车厢内部具体空间位置，并发送给搬运机器人3控制器，只有在车辆定位装置1精确获取了待装载车辆的车厢内部精确位置后，搬运机器人才能根据车厢具体精确位置进行货物的搬运装载而不发生搬运过程中货物与车厢的碰撞和货物堆放混乱的问题。具体的，附图2和3为本实施例公开的一种具体的工业装载车辆定位装置1，包括第一激光检测机构11、第二激光检测机构12、移动平台和控制器14，其中所述第一激光检测机构用于获取车厢侧壁的第一距离数据，所述第二检测机构安装于移动平台上，所述第二激光检测机构通过移动平台进入所述车厢获取车厢内壁的第二距离数据，所述控制器根据第一距离数据和第二距离数据获取待装载车辆车厢的位置信息。通过增加激光检测机构，并将其与搬运机器人标定到同一空间坐标系中，然后分别通过多个激光检测机构从不同的方向进行测量，获取相应点的位置坐标及对应的方程式，并最终使得控制器获取装载车辆车厢内壁的4个角点的位置坐标、车辆的偏移角度以及装载高度，每次搬运机器人在进行搬运作业时，即可根据车辆厢体的空间坐标进行装载作业，可以大大降低装载的失误率，同时激光检测机构的稳定性高，不受外界环境变换的影响，准确度高，保证装载过程的准确可靠，避免发生搬运过程中货物与车厢的碰撞等事故。

其中，如附图3和附图4所示，所述的移动平台为安装于装载工位上的龙门式移动台，所述装载工位为矩形区域，所述龙门式移动台包括行走梁132、安装在行走梁上的升降杆133，以及安装在升降杆底端的用于安装第二激光检测机构的安装结构134，所述安装结构134为设有激光通道1341的封闭空间。具体的，所述的安装结构134可以为一密封盒，在所述密封盒的前后左右及底部均开有通孔，用于激光检测机构所发射的激光的通过，在通孔处用玻璃罩进行封闭，用于防尘、防撞且便于清洗。所述控制器14通过向第一伺服电路136发送控制信号控制步进电机驱动行走梁132沿所述龙门式移动台的两侧横梁上的轨道131进行移动。所述升降杆133也可在第二伺服电路137控制的步进电机驱动下沿行走梁132上的滑轨上下和左右移动。

在一些实施例中，所述第二激光检测机构包括至少4个激光测距设备，所述4个激光测距设备的激光发射轴线处于同一水平面且激光发射方向呈十字形布置，用于获取车厢内壁的第二距离数据。所述的第二距离数据包括各激光测距设备获取的所述激光测距设备到车厢内壁上激光照射点的距离。具体的，如附图5和6所示，所述安装结构134内设置有安装平台1342，所述安装平台1342四周设置有水平凸台1343，所述第二激光检测机构的4个激光测距设备分别安装于所述水平凸台1343上方，4个激光测距设备的激光发射方向分别朝向前后左右四个方位。所述水平凸台1343下方设置有调节孔1344，所述调节孔1344内设有连接上方激光测距设备的调节件，通过所述调节件可带动激光测距设备水平转动，可以方便工作人员对所述的激光测距设备的激光发射方向进行调整，避免在装载过程中对激光测距设备碰撞后发送发送光路的偏移而影响后续的测距数据的获取精度。在另一些实施例中，所述水平凸台下方设置的调节件包括与激光测距设备下方连接的第一齿轮，以及设置于安装平台下方的转动盘1346，所述转动盘连接有第二齿轮1345，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，工作人员可以通过转动转动盘来带动所述第二齿轮转动，从而可以对应的激光测距设备的转动，从而实现对激光测距设备的微调，使得其光轴与相邻的激光测距设备光轴间保持垂直，从而保证后续位置测量的精确。在另一些实施例中，所述的第二齿轮具有2个，所述的正对设置的2个激光测距设备下方的各自的第一次齿轮与同一个第二齿轮啮合，转动所述的第二齿轮即可同时对两个光轴位于同一直线的激光设备进行发射角度调节，使得两激光设备的光轴始终位于同一直线，调节方便。

在一些实施例中，所述工业装载车辆定位装置还包括第三激光检测机构，所述第三激光检测机构包括设置于移动平台内的至少1个激光发射方向垂直于水平面且向下的激光测距设备，用于获取车厢底部的第三距离数据，其中所述的第三距离数据为从所述第三激光检测机构至车厢底部激光照射点的距离数据。具体的，所述第三激光检测机构的激光测距设备安装于所述安装平台下方，所述第三激光检测机构可以为1个激光发射方向垂直于水平面且向下的激光测距设备，所述的该激光测距设备可安装于安装平台1342的下方，也可安装于转动盘1346的下方，激光发射方向竖直向下。在另一些优选实施例中，所述安装平台1342的下部设置有可动支撑台，所述可动支撑台包括万向调节件，所述万向调节件可以为使得可动支撑台与安装平台间的连接角度任意变化，第三激光检测机构的激光测距设备安装于可动支撑台下方，通过可动支撑台，工作人员可以方便的对第三激光检测机构的激光测距设备的光轴方向进行微调，保证其始终处于竖直向下的方向，从而保证后续车厢的位置信息的准确性。

在一些优选实施例中，所述第一激光检测机构包括至少2个处于同一水平面的激光测距设备11、11’，所述第一激光检测机构的激光发射方向面向装载工位用于获取车厢侧壁的第一距离数据，所述控制器根据所述第一距离数据获取所述装载车辆车厢的倾斜度。具体的，所述的2个激光测量设备固定于外部固定支架上，其投射方向指向车厢，所述固定支架的安装面平行于所述装载车位的侧边沿。在另一实施例中，所述移动平台侧边两支撑柱中部连接有横梁，所述激光测距设备11、11’固定安装于所述横梁上，所述两个激光测距设备11和11’的间距小于车厢长度。这第一激光检测机构的这两个激光测量设备安装距离可根据车厢的尺寸进行调整，只需满足其投射点均位于车厢同一侧平面上即可，投射点的位置越靠近车厢的边缘，获得的数据越精确，因此根据实际情况可进行调整，利用所述的两个激光测量设备，可以分别在装载车辆的同一侧平面上形成投射点，利用激光测距的原理可以分别获得相对应的坐标点，通过控制器计算即可获取装载车辆车厢的倾斜角度。

在一些实施例中，所述的工业装载车辆定位装置还包括设置于装载工位上的停车指示带135，车辆司机可根据所述停车指示带判断车辆的大致停放位置，当然也可在所述停车指示带设置停车位置检测器，例如红外传感器或压力传感器等，用于感测车辆的位置，进而可触发移动平台和各激光检测机构开始工作，进一步提高车辆的停放位置的精度，并提高定位装置的处理效率。

通过采用前述各实施例所述的工业装载车辆定位装置，即可获取所述位于装载工位上的待装载车辆车厢的内部空间位置信息。在进行车辆货物装载时，司机将车驶入对应装载工位的停车指示带处，由于存在一定的停车误差，因此需要确定其位置坐标以及偏转角度。控制器以外部固定支架上的第一激光检测机构的2个激光测量设备所在的平面为参考平面，并在装载工位区域的中心设定空间坐标系Oxyz，其中Oxy平面与参考平面重合，z方向竖直向下为正方向，并满足右手定则。通过控制器控制相关的移动平台，当装载车辆驶入既定位置后，第二和第三检测机构从初始位置沿预设路径运动置空间坐标系Oxyz原点的正上方位置处，然后沿z轴正方向移动运动置空间坐标系的原点，使安装有第一和二激光检测机构的安装平台的几何中心与空间坐标系的0xyz的原点重合，并使激光检测机构内的每一个激光测量设备的投射方向均平行于相对应的坐标轴，控制器通过对所述的各激光测量设备的测距数据的测量和分析，即可最终获取装载车辆车厢的4个角点的位置坐标、车辆的偏移角度以及装载高度。待车辆定位结束后，通过控制相关的机械装置，整个激光测量设备首先沿z轴负方向向上移动，并沿着路径原路径回到初始位置，等待下一次的车辆定位操作。

通过至少7个激光测量设备，将其与搬运机器人标定到同一空间坐标系中，然后分别从不同的方向进行测量，获取装载车辆车厢相应点的位置坐标及对应的方程式，并最终获取装载车辆车厢的4个角点的位置坐标、车辆的偏移角度以及装载高度，每次搬运机器人在进行搬运作业时，可根据车辆厢体的空间坐标进行装载作业，可以大大降低装载的失误率，同时激光测量设备的稳定性高，不受外界环境变换的影响，保证车辆装载过程的准确性与可靠性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种工业装载车辆定位装置，用于获取停放在装载工位的装载车辆的车厢位置信息，其特征在于：包括第一激光检测机构、第二激光检测机构、移动平台和控制器，其中所述第一激光检测机构用于获取车厢侧壁的第一距离数据，所述第二激光检测机构安装于移动平台上，所述第二激光检测机构通过移动平台进入所述车厢获取车厢内壁的第二距离数据，所述控制器根据第一距离数据和第二距离数据获取待装载车辆车厢的位置信息。

2.根据权利要求1所述的工业装载车辆定位装置，其特征在于：还包括第三激光检测机构，所述第三激光检测机构包括设置于移动平台内的至少1个激光发射方向垂直于水平面且向下的激光测距设备，用于获取车厢底部的第三距离数据。

3.根据权利要求2所述的工业装载车辆定位装置，其特征在于：所述第二激光检测机构包括至少4个激光测距设备，所述4个激光测距设备的激光发射轴线处于同一水平面且激光发射方向呈十字形布置，用于获取车厢内壁的第二距离数据。

4.根据权利要求3所述的工业装载车辆定位装置，其特征在于：所述移动平台为安装于装载工位上的龙门式移动台，所述龙门式移动台包括行走梁、安装在行走梁上的升降杆、以及安装在升降杆底端的用于安装第二激光检测机构的安装结构，所述安装结构为设有激光通道的封闭空间。

5.根据权利要求4所述的工业装载车辆定位装置，其特征在于：所述安装结构内设置有安装平台，所述安装平台四周设置有水平凸台，所述第二激光检测机构的4个激光测距设备分别安装于所述水平凸台上方，所述第三激光检测机构的激光测距设备安装于所述安装平台下方。

6.根据权利要求5所述的工业装载车辆定位装置，其特征在于：所述水平凸台下方设置有调节孔，所述调节孔内设有连接上方激光测距设备的调节件，通过所述调节件可带动激光测距设备水平转动。

7.根据权利要求1-6任一所述的工业装载车辆定位装置，其特征在于：所述第一激光检测机构包括至少2个处于同一水平面的激光测距设备，所述第一激光检测机构的激光发射方向面向装载工位用于获取车厢侧壁的第一距离数据，所述控制器根据所述第一距离数据获取所述装载车辆车厢的倾斜度。

8.根据权利要求7所述的工业装载车辆定位装置，其特征在于：所述移动平台侧边两支撑柱中部连接有横梁，所述第一激光检测机构固定安装于所述横梁上，所述第一激光检测机构为两个处于同一水平面的激光测距设备，所述两个激光测距设备的间距小于车厢长度。

9.根据权利要求8所述的工业装载车辆定位装置，其特征在于：所述的装载工位上设置有停车指示带，用于标识车辆停放位置。